CN110822055A - 一种谐波减速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种谐波减速器，其包括：波发生器，所述波发生器包括柔性轴承和两个以上的凸轮，两个以上的所述凸轮设置在所述柔性轴承的径向内侧，且两个以上的所述凸轮沿着所述柔性轴承的内周的周向方向排列设置，两个以上的所述凸轮的径向内侧还设置有电机轴或装配工装，当两个以上的所述凸轮装配进入所述柔性轴承中时所述凸轮不对所述柔性轴承的内周面产生挤压变形，而在所述电机轴或装配工装装配进入两个以上的所述凸轮中时通过所述凸轮而对所述柔性轴承的内周面产生挤压变形。通过本发明能够使得凸轮在装配时不会与柔轮或柔性轴承之间发生干涉的问题，能够有效减小装配成本；能提高传动精度，在不同的刚轮形式下实现较高的传动比传动。

Description

一种谐波减速器

技术领域

本发明属于减速器技术领域，具体涉及一种谐波减速器。

背景技术

减速器具有高精度、高扭矩、低振动和响应快速性特点，因此广泛应用于工业机器人、机械设备、航空航天、通信设备、光学器材等不同领域。其中工业机器人领域主要使用谐波减速器、RV减速器和行星齿轮减速器。谐波减速器因其传动精度高、效率高、传动平稳、体积小等特点在应用于机器人部分关节时优势明显。

谐波减速器通过柔轮与刚轮之间的啮合齿差实现减速功能，而柔轮与刚轮之间的啮合效果主要通过波发生器对柔轮的作用来实现。波发生器不同轮廓形状会让柔轮与刚轮之间的啮合齿数产生差别。

现阶段波发生器主要包括椭圆凸轮和余弦凸轮波发生器，从专利CN107893840A中可以看出现在多波数的波发生器也能实现柔轮和刚轮不同的啮合齿数，从而影响减速器的减速效果。但是由于谐波减速器的设计是由波发生器撑开柔轮，柔轮变形后再与刚轮啮合，所以波发生器本身的尺寸与柔轮相比较大，直接装配会产生干涉。

在现有专利CN207583964U中，一种自动调和啮合间隙的波发生器能通过调节凸轮的自动开合解决装配中的干涉问题，但是所给的凸轮结构复杂、成本较高，并且通过调节螺栓来调节谐波齿轮减速器刚轮齿和柔轮齿之间的间隙实现难度较大，精度难以得到保证。而且通过此种方式只能实现此特殊双波形式下柔轮与刚轮的啮合，不具有较好的拓展性。

由于现有技术中的谐波减速器中波发生器与柔轮装配时易发生干涉，波发生器在长轴方向尺寸难以控制，难以实现柔轮和刚轮多波数啮合，整体的传动精度低等技术问题，因此本发明研究设计出一种谐波减速器。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的谐波减速器中波发生器与柔轮装配时易发生干涉的缺陷，从而提供一种谐波减速器。

本发明提供一种谐波减速器，其包括：

波发生器，所述波发生器包括柔性轴承和两个以上的凸轮，两个以上的所述凸轮设置在所述柔性轴承的径向内侧，且两个以上的所述凸轮沿着所述柔性轴承的内周的周向方向排列设置，两个以上的所述凸轮的径向内侧还设置有电机轴或装配工装，当两个以上的所述凸轮装配进入所述柔性轴承中时所述凸轮不对所述柔性轴承的内周面产生挤压变形，而在所述电机轴或装配工装装配进入两个以上的所述凸轮中时通过所述凸轮而对所述柔性轴承的内周面产生挤压变形。

优选地，

所述电机轴或装配工装与两个以上的所述凸轮分别抵接、以同时带动两个以上的所述凸轮转动，不同尺寸大小的所述电机轴或装配工装能通过所述凸轮对所述柔性轴承产生不同的变形量。

优选地，

还包括刚轮和柔轮，所述凸轮套设于所述电机轴或装配工装的外周，所述柔性轴承套设于所述凸轮的外周，所述柔轮套设于所述柔性轴承的外周，所述刚轮套设于所述柔轮的外周。

优选地，

所述凸轮的径向内侧的中心位置设置有容纳槽，所述容纳槽容纳部分所述电机轴或装配工装设置于其中。

优选地，

每个所述凸轮的的径向内侧的中心位置均设置有所述容纳槽，多个所述容纳槽形成卡设所述电机轴或装配工装的卡槽，且多个所述凸轮分别与所述电机轴或装配工装卡接。

优选地，

所述凸轮的容纳槽的内周面与所述电机轴或装配工装的外周面之间通过键连接或销连接的方式形成所述卡接。

优选地，

所述凸轮的横截面形状为半圆环结构，且在半圆环结构的所述凸轮径向内侧的中心的所述容纳槽为半圆形结构。

优选地，

所述凸轮为沿所述所述柔性轴承的内周的周向方向排布设置的两个。

优选地，

所述凸轮的横截面形状为扇环结构，且在扇环结构的所述凸轮径向内侧的中心的所述容纳槽为扇形结构。

优选地，

所述凸轮为沿所述所述柔性轴承的内周的周向方向排布设置的至少三个。

本发明提供的一种谐波减速器具有如下有益效果：

1.本发明通过将波发生器包括两个以上的凸轮，能够将单个凸轮的尺寸做小，且凸轮内侧还通过设置电机轴或装配工装，装配顺序为两个以上凸轮先装入柔性轴承中、接着电机轴或装配工装再装入凸轮中，在电机轴或装配工装未装入凸轮内部时两个以上凸轮不会对柔性轴承内周面挤压变形、在电机轴或装配工装装入凸轮内部后凸轮能够对柔性轴承内周面产生挤压变形，能够使得凸轮在装配时不会与柔轮或柔性轴承之间发生干涉的问题，能够有效减小装配成本；能选择不同个数凸轮组成的波发生器，凸轮的组成个数可以形成不同波数的波发生器，实现柔轮和刚轮多波数啮合，可以实现不同减速比和能提高传动精度，可在不同的刚轮形式下实现较高的传动比传动；

2.本发明还通过不同尺寸大小的所述电机轴或装配工装能通过所述凸轮对所述柔性轴承产生上述不同的变形量，使得合适尺寸的电机轴能控制波发生器的变形程度，从而控制柔轮的变形，可以根据需要实现柔轮和刚轮不同程度的啮合，增大啮合齿数，能提高整体的传动精度；用电机轴或适当工装与凸轮配合，在装配时能保证波发生器的平稳，波发生器的变形后的轮廓更加均匀合理，利于后续柔轮和刚轮的啮合。

附图说明

图1为本发明的谐波减速器俯视内部剖视图；

图2为图1的A-A方向的剖面示意图(双波形减速器)；

图3为图2的替换实施方式的剖面示意图(三波形减速器)。

图中附图标记表示为：

1、电机轴或装配工装；2、波发生器；3、柔轮；4、刚轮；5、刚性轴承；6、凸轮；61、容纳槽；7、柔性轴承。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明提供一种谐波减速器，其包括：

波发生器2和柔轮3，所述波发生器2包括两个以上的凸轮6和柔性轴承7，两个以上的所述凸轮6设置在所述柔性轴承7的径向内侧，且两个以上的所述凸轮6沿着所述柔性轴承7的内周的周向方向排列设置，两个以上的所述凸轮6的径向内侧还设置有电机轴或装配工装1，当两个以上的所述凸轮6装配进入所述柔性轴承7中时所述凸轮6不对所述柔性轴承7的内周面产生挤压变形，而在所述电机轴或装配工装1装配进入两个以上的所述凸轮6中时通过所述凸轮6而对所述柔性轴承7的内周面产生挤压变形。

本发明通过将波发生器包括两个以上的凸轮，能够将单个凸轮的尺寸做小，且凸轮内侧还通过设置电机轴或装配工装，装配顺序为两个以上凸轮先装入柔性轴承中、接着电机轴或装配工装再装入凸轮中，在电机轴或装配工装未装入凸轮内部时两个以上凸轮不会对柔性轴承内周面挤压变形、在电机轴或装配工装装入凸轮内部后凸轮能够对柔性轴承内周面产生挤压变形，能够使得凸轮在装配时不会与柔轮或柔性轴承之间发生干涉的问题，能够有效减小装配成本；能选择不同个数凸轮组成的波发生器，凸轮的组成个数可以形成不同波数的波发生器，实现柔轮和刚轮多波数啮合，可以实现不同减速比和能提高传动精度，可在不同的刚轮形式下实现较高的传动比传动。

本发明通过对波发生器进行切割，利用不同尺寸的电机轴和波发生器进行配合，解决了波发生器和柔轮装配时的干涉问题，装配方式更加便捷。因电机轴的尺寸可控，波发生器撑开柔轮的尺寸也可以精确控制，也可以提高柔轮和刚轮的啮合精度。因波发生器切割后由不同部分组成，因此可以选择不同部分的组成个数实现柔轮和刚轮多波数的啮合区段，实现不同的减速比和提高传动精度。

优选地，

所述电机轴或装配工装1与两个以上的所述凸轮6分别抵接、以同时带动两个以上的所述凸轮6转动，不同尺寸大小的所述电机轴或装配工装1能通过所述凸轮6对所述柔性轴承产生上述不同的变形量。还通过不同尺寸大小的所述电机轴或装配工装能通过所述凸轮对所述柔性轴承产生上述不同的变形量，使得合适尺寸的电机轴能控制波发生器的变形程度，从而控制柔轮的变形，可以根据需要实现柔轮和刚轮不同程度的啮合，增大啮合齿数，能提高整体的传动精度；用电机轴或适当工装与凸轮配合，在装配时能保证波发生器的平稳，波发生器的变形后的轮廓更加均匀合理，利于后续柔轮和刚轮的啮合。

本发明：1、图1中柔轮3在波发生器2(包括凸轮6)的作用下发生变形，波发生器2的尺寸较大，在与柔轮3进行装配时将柔轮3撑开，在图2和图3中一种新型的装配方式，将小尺寸凸轮6放入柔性轴承中，利用电机轴进行装配能解决装配中的干涉问题，装配便捷；

2、新型的装配方式1提供了一种波发生器2撑开柔轮的方式，可以通过控制电机轴的尺寸，控制电机轴撑开柔性轴承7的变形尺寸，从而控制柔性轴承7撑开3-柔轮的尺寸，影响柔轮3和刚轮4之间的配合，电机轴的尺寸可通过需要进行微调，也可通过其它工装部件进行调整；

3、通过1、2提及的方式，可以实现如图3所示的多波形谐波减速器，改变凸轮组成部分，将凸轮轮廓进行细分之后在与柔性轴承配合可以得到不同波形的谐波减速器，波形越多齿啮合的越多，传动精度越高。

优选地，

还包括刚轮4和柔轮3，所述凸轮6套设于所述电机轴或装配工装1的外周，所述柔性轴承7套设于所述凸轮6的外周，所述柔轮3套设于所述柔性轴承7的外周，所述刚轮4套设于所述柔轮3的外周。这是本发明的优选结构形式，即刚轮、柔轮和其相关的连接关系，能够有效地通过电机轴或装配工装对凸轮产生驱动作用，驱动凸轮转动，凸轮再带动柔性轴承转动、柔性轴承再带动柔轮转动，柔轮的外齿再通过刚轮的内齿相互啮合而带动刚轮转动，从而实现传动的目的，通过传动比的减小而实现谐波减速的效果。

优选地，

所述凸轮6的径向内侧的中心位置设置有容纳槽61，所述容纳槽61容纳部分所述电机轴或装配工装1设置于其中。通过在凸轮径向内侧开设容纳槽能够容纳部分电机轴或装配工装于其中并通过多个容纳槽的共同作用将电机轴或装配工装装配并实现转动传动和驱动的作用。

优选地，

每个所述凸轮6的的径向内侧的中心位置均设置有所述容纳槽61，多个所述容纳槽61形成卡设所述电机轴或装配工装1的卡槽，且多个所述凸轮6分别与所述电机轴或装配工装1卡接。多个容纳槽将电机轴或装配工装卡设于其中并形成转动驱动的空间卡槽，且凸轮与电机轴或装配工装之间还通过卡接实现周向限位的作用，使得电机轴或装配工装能够驱动凸轮进行转动。

优选地，

所述凸轮6的容纳槽61的内周面与所述电机轴或装配工装1的外周面之间通过键连接或销连接的方式形成所述卡接。这是本发明的凸轮容纳槽内周面与电机轴或装配工装的外周面之间的优选卡接形式，通过键连接或销连接的方式能够对凸轮和电机轴或装配工装之间形成周向限位，完成转动驱动的作用。

优选地，

所述凸轮6的横截面形状为半圆环结构，且在半圆环结构的所述凸轮6径向内侧的中心的所述容纳槽61为半圆形结构。这是本发明的凸轮的优选结构形式，如图2所示，其为半圆环形的结构，能够与另一个半圆环形结构的凸轮进行拼接，形成在周向方向大致拼成一个圆环形的结构，基本上填满柔性轴承内部的圆形空间，实现两个波数的结构形式。

优选地，

所述凸轮6为沿所述所述柔性轴承7的内周的周向方向排布设置的两个。这是本发明的凸轮的进一步优选个数和结构形式，通过两个凸轮能够拼接大致环形的结构，基本上填满柔性轴承内部的圆形空间，实现两个波数的结构形式。

优选地，

所述凸轮6的横截面形状为扇环状结构，且在扇环状结构的所述凸轮6径向内侧的中心的所述容纳槽为扇形结构。这是本发明的凸轮的替代实施方式的结构形式，如图3所示，其为扇环状的结构，能够与另两个扇环状结构的凸轮进行拼接，形成在周向方向大致拼成一个圆环状的结构，基本上填满柔性轴承内部的环形空间，实现三个波数的结构形式。

优选地，

所述凸轮6为沿所述所述柔性轴承7的内周的周向方向排布设置的三个。这是本发明的凸轮的进一步优选个数和结构形式，通过三个凸轮能够拼接大致环形的结构，基本上填满柔性轴承内部的圆形空间，实现三个波数的结构形式。

优选实施方式：

如图2和图3：多波数组合凸轮6(图2为两波数，图3为三波数)放入柔性轴承中，来实现柔轮3和刚轮4的多波数啮合，啮合齿数多，实现较大的减速比和传动精度。多波数组合凸轮6在放入柔性轴承7中时，因尺寸较小与轴承不存在干涉，装配更加便捷；通过电机轴或装配工装1的尺寸变化能实现柔性轴承7和柔轮3不同程度的变形，可根据刚轮4的尺寸，使柔轮3和刚轮4的啮合深度便于调整，可以提高减速器的传动性能。

如图2、图3，假设柔轮3和刚轮4的齿数之差为n，刚轮齿数为N，当柔轮3输入和刚轮4输出时，减速比为N/|n|。凸轮6从图2变为图3的结构时，柔轮3和刚轮4之间的啮合齿数会增加，啮合齿数的增加会提高整体的传动性能。

图1中波发生器2装入柔轮3中，为了撑开柔轮3和刚轮4啮合，波发生器2尺寸较大会和柔轮3产生干涉。图2、图3中将波发生器2中的凸轮6进行重新设计，设计成较小尺寸的分段式凸轮，将凸轮6直接放入柔性轴承7中，再由电机轴1或装配工装将其撑开，装配更加便捷。

柔轮3撑开尺寸的控制通过不同电机轴或装配工装1尺寸进行调节，电机轴或装配工装1的尺寸控制柔性轴承7和柔轮3的变形尺寸，实现柔轮3和刚轮4不同程度的啮合，可以根据刚轮4的尺寸调节电机轴或装配工装尺寸1控制柔轮3的变量。

通过以上发明设计可减小波发生器和柔轮的装配难度，并可控制柔轮和刚轮的啮合深度以及啮合齿数，从而实现较好的传动性能。通过电机轴调节的柔轮变形程度可以由其它的工装进行调节，并且尺寸的变化还可以通过工装进行更加精确的控制。

本发明解决的如下技术问题

1、将不同波数的凸轮和柔轮轴承配合，因凸轮尺寸较小，在配合时不会产生干涉问题，可以减小装配成本。

2、用电机轴或适当的工装与凸轮配合，可以让装配更加便捷。

3、合适尺寸的电机轴能控制波发生器的变形程度，从而控制柔轮的变形，可以根据需要实现柔轮和刚轮不同程度的啮合。

4、用电机轴或适当工装与凸轮配合，在装配时能保证波发生器的平稳，波发生器的变形后的轮廓更加均匀合理，利于后续柔轮和刚轮的啮合。

5、凸轮的组成个数可以形成不同波数的波发生器，从而可以实现柔轮和刚轮不同程度的啮合，因此可以实现不同减速比和提高传动精度。

1、解决了波发生器与柔轮装配时发生干涉的问题

2、解决了波发生器在凸轮长轴方向尺寸控制的问题

3、解决了柔轮和刚轮多波数啮合的问题

4、通过以上可以实现便捷的装配方式，能提高整体的传动精度。

有益效果：

该方案可实现波发生器和柔轮的装配更加便捷，即因波发生器尺寸大于柔轮而产生的干涉问题不会出现，减小了装配成本；

能通过控制电机轴或装配工装的尺寸而控制波发生器的变形程度，从而控制柔轮的变形，实现对柔轮和刚轮的啮合控制；

能选择不同个数凸轮组成的波发生器，实现柔轮和刚轮多波数啮合，能提高传动精度，可在不同的刚轮形式下实现较高的传动比传动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种谐波减速器，其特征在于，包括：

波发生器(2)，所述波发生器(2)包括柔性轴承(7)和两个以上的凸轮(6)，两个以上的所述凸轮(6)设置在所述柔性轴承(7)的径向内侧，且两个以上的所述凸轮(6)沿着所述柔性轴承(7)的内周的周向方向排列设置，两个以上的所述凸轮(6)的径向内侧还设置有电机轴或装配工装(1)，当两个以上的所述凸轮(6)装配进入所述柔性轴承(7)中时所述凸轮(6)不对所述柔性轴承(7)的内周面产生挤压变形，而在所述电机轴或装配工装(1)装配进入两个以上的所述凸轮(6)中时通过所述凸轮(6)而对所述柔性轴承(7)的内周面产生挤压变形。

2.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于：

所述电机轴或装配工装(1)与两个以上的所述凸轮(6)分别抵接、以同时带动两个以上的所述凸轮(6)转动，不同尺寸大小的所述电机轴或装配工装(1)能通过所述凸轮(6)对所述柔性轴承产生不同的变形量。

3.根据权利要求2所述的谐波减速器，其特征在于：

还包括刚轮(4)和柔轮(3)，所述凸轮(6)套设于所述电机轴或装配工装(1)的外周，所述柔性轴承(7)套设于所述凸轮(6)的外周，所述柔轮(3)套设于所述柔性轴承(7)的外周，所述刚轮(4)套设于所述柔轮(3)的外周。

4.根据权利要求2或3所述的谐波减速器，其特征在于：

所述凸轮(6)的径向内侧的中心位置设置有容纳槽(61)，所述容纳槽(61)容纳部分所述电机轴或装配工装(1)设置于其中。

5.根据权利要求4所述的谐波减速器，其特征在于：

每个所述凸轮(6)的的径向内侧的中心位置均设置有所述容纳槽(61)，多个所述容纳槽(61)形成卡设所述电机轴或装配工装(1)的卡槽，且多个所述凸轮(6)分别与所述电机轴或装配工装(1)卡接。

6.根据权利要求5所述的谐波减速器，其特征在于：

所述凸轮(6)的容纳槽(61)的内周面与所述电机轴或装配工装(1)的外周面之间通过键连接或销连接的方式形成所述卡接。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的谐波减速器，其特征在于：

所述凸轮(6)的横截面形状为半圆环结构，且在半环结构的所述凸轮(6)径向内侧的中心的所述容纳槽(61)为半圆形结构。

8.根据权利要求7所述的谐波减速器，其特征在于：

所述凸轮(6)为沿所述柔性轴承(7)的内周的周向方向排布设置的两个。

9.根据权利要求4-6中任一项所述的谐波减速器，其特征在于：

所述凸轮(6)的横截面形状为扇环结构，且在扇环结构的所述凸轮(6)径向内侧的中心的所述容纳槽为扇形结构。

10.根据权利要求9所述的谐波减速器，其特征在于：

所述凸轮(6)为沿所述所述柔性轴承(7)的内周的周向方向排布设置的至少三个。

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